光合作用与限制因素
如果增加一种输入后速率不再上升，可能是哪一种因素正在限制过程？
用归一化定性模型比较光照、二氧化碳和水的相对可用量，判断哪个输入限制光合作用。
学习目标
- 说出光合作用的主要输入与输出。
- 用“最不足的输入”解释限制因素。
- 把定性模型输出与真实实验速率区分开。
开始前
- 知道植物需要能量和物质来生长。
- 能比较百分数的大小。
互动科学实验
- 1确定输入
- 2改变光照
- 3改变 CO₂
- 4找限制因素
输入: 光照 · CO₂ · H₂O 输出: 糖 · O₂
归一化定性模型，不是实测速率；暗处植物仍会呼吸。
边观察，边解释
依次完成四步。按钮会把互动模型切换到对应观察状态。
-
光合作用利用光能，使二氧化碳和水形成糖，并释放氧气。糖中的物质来自反应物，而光提供能量。
你的任务: 沿图中箭头区分进入叶片的输入和离开的输出。
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在其他条件充足时，较低光照可限制定性速率；当另一输入更少时，继续增加光照不会提高这个最小值模型的输出。
你的任务: 选择“光照限制”，逐步增加光照并观察限制因素何时改变。
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二氧化碳可用量较低时，它可成为限制因素。模型把无可用水设为零，表示该输入缺失会阻断模型中的光合作用。
你的任务: 分别选择“CO₂ 限制”和“水限制”，比较速率与限制因素。
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当两个最低输入相等时，模型称为共同限制。只增加其中一个，另一个仍保持原来的上限。真实植物还受温度、叶片状态等因素影响。
你的任务: 选择“共同限制”，只提高光照，解释速率为什么暂时不变。
把现象连成解释
物质与能量不要混淆
CO₂ 和 H₂O 提供形成糖的原子；光不是一种被装进糖里的物质，而是驱动过程的能量来源。
黑暗中不等于没有呼吸
没有光时，光合作用会受到限制，但植物细胞仍可进行细胞呼吸。模型只显示光合作用的归一化输出，不显示净气体交换。
氧气的来源
在含氧光合作用中，释放的 O₂ 来源于水的分解。入门总方程式适合做物质账目，但不会展示光反应的全部步骤。
检查理解
可打印练习纸
先独立完成练习页；答案和解释在单独一页。
生物
光合作用与限制因素
如果增加一种输入后速率不再上升，可能是哪一种因素正在限制过程？
- 光合作用的物质输入主要是？
A. CO₂ 和水 B. 糖和氧气 C. 只有光
- 光照 80%、CO₂ 20% 且有水时，本模型的限制因素是？
A. 光照 B. CO₂ C. 水
- 模型在零光照时显示零光合作用速率，能否据此说植物停止呼吸？
A. 能，两者是同一过程 B. 不能，植物在暗处仍可呼吸 C. 只有叶片停止呼吸
- 光照和 CO₂ 都是 50% 时，只把光照升到 80%，模型速率怎样变化？
A. 仍为 50% B. 立即变为 80% C. 降为 0%
答案页
光合作用与限制因素
- CO₂ 和水
二氧化碳和水提供形成糖的原子；光提供能量而不是物质。
- CO₂
模型取三个输入的最小可用量；20% 的 CO₂ 最低。
- 不能，植物在暗处仍可呼吸
光合作用与细胞呼吸是不同过程；该模型没有模拟呼吸或净气体交换。
- 仍为 50%
CO₂ 仍为最低的 50%，所以最小值模型的归一化速率不变。